电机控制系统和方法技术方案

描述了一种用于捕捉旋转电机的方法和装置。电机驱动电路的逆变器的开关(通常是下开关)在短时间段内发生短路。分析由这个过程生成的该脉冲以确定该电机的旋转速度和方向。检查该脉冲以判定其是否正交。若是，则认为该电机速率判定可靠，并且然后使电机磁化并且可以恢复正常电机控制。若否，则认为该电机速率判定不可靠，并且重复该速率判定步骤之前的磁化脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机控制系统和方法
本专利技术涉及一种电机控制系统和方法。
技术介绍
已知可调速驱动器用于控制多相电动机。在一些情况下，正在由可调速驱动器驱动的电动机的状态可能是未知的。具体地，电机转子的角位置和/或旋转速度可能是未知的。这可能有很多发生的原因。这种情况可能例如在短暂断电之后发生。可替代的，当转子在电机驱动控制开始之前(即，在启动电机驱动器时)已经在旋转时，可能发生这种情况。因此，电机在处于电机驱动器的控制下之前可能具有存储在其中的机械能和电能二者。已知的算法是：寻求使得电机驱动器能够控制电机而不会产生对存储在机器中的能量的较大干扰，并且为此无需从该电机中提取所有能量。然而，仍然需要经改进且替代性的电机控制系统和方法。本专利技术寻求为那些已经可用的方法提供一种替代性方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种(捕捉或控制电机的)方法，该方法包括：通过以下操作来估计电机的旋转频率(即，电机速度)：重复地使该电机的至少一些绕组发生短路以便生成多个短路电流脉冲，识别该短路电流脉冲的峰值，并且使用所识别的峰值来估计所述旋转频率(以及通常还有方向)；判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠；并且在确定对该电机的该旋转频率的该估计不可靠的情况下，将磁化脉冲施加于该电机，并且重复估计该电机的该旋转频率以及判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠的步骤。本专利技术还提供了一种控制器(例如，电机控制器/跟踪模块)，该控制器包括：第一输入端，用于从电机的至少一些绕组接收多个短路电流脉冲；控制模块，被配置用于识别该短路电流脉冲的峰值，并且使用所识别的峰值来估计该电机的所述旋转频率(以及通常还有方向)，该控制模块进一步被配置用于：判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠；并且在确定对该电机的该旋转频率的该估计不可靠的情况下，指示将磁化脉冲施加于该电机，并且重复估计该电机的该旋转频率以及判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠的步骤。该控制器可以进一步包括：频率估计器(例如，结合了锁相环)，被配置用于生成对该电机的该旋转频率(和方向)的估计值。该频率估计器可以被进一步配置用于判定指示所测量电流的余弦向量和正弦向量的信号是否正交。判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠可以包括：判定指示所测量电流的余弦向量和正弦向量的信号是否正交。更具体地，判定指示该余弦向量和正弦向量的信号是否正交可以包括：判定该余弦向量和正弦向量的点积是否低于阈值(例如，接近于零)。在本专利技术的一种形式中，该余弦向量和正弦向量是短路电流脉冲的峰值的Clarke变换。本专利技术可以进一步包括：在重复判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠的该步骤使得确定该电机估计的该旋转频率仍然不可靠的情况下，确定该电机处于静止。在本专利技术的一些形式中，将磁化脉冲施加于该电机包括：将斜升多相(通常是3相)电流注入该电机中(通常以预定速率)。这通常是在达到机器的额定电流时才进行的。电流调节器可以用于生成该磁化脉冲。本专利技术的一些形式包括：如果确定对该电机的该旋转频率的估计可靠，则增加该电机内的磁化等级(并且随后退出该方法)。增加该电机内磁化等级的步骤可以包括：将多相(通常是三相)电流注入该电机中(例如，直到该电机被完全磁化)。本专利技术更进一步提供了一种电机驱动电路，该电机驱动电路包括如上所述的控制器并且进一步包括处于所述控制器的控制之下的逆变器。附图说明现在将参考以下示意图进一步详细地描述本专利技术，在附图中：图1示出了多相电机驱动系统；图2示出了可以用于图1的电机驱动系统的逆变器；图3是根据本专利技术的一个方面的算法的流程图；图4示出了根据本专利技术的一个方面的在电机绕组上的电流波形；图5示出了根据本专利技术的一个方面的电流波形的包络线；图6示出了根据本专利技术的一个方面的随时间推移的估计频率；图7示出了根据本专利技术的一个方面的锁相环电路；图8示出了根据本专利技术的一个方面的磁化脉冲；图9示出了根据本专利技术的一个方面的磁化斜升信号；图10示出了根据本专利技术的一个方面的电机起动安排的信号；图11示出了根据本专利技术的另一个方面的电机起动安排的信号；并且图12示出了根据本专利技术的一个方面的系统的框图。具体实施方式图1是总体上由附图标记1指示的包括可调速驱动器(ASD)的系统的框图。系统1包括AC电源2、ASD4以及负载6(诸如，三相电机)。ASD4包括整流器8(通常是基于二极管的整流器，如图1中示出的，尽管替代物诸如高级前端整流器是已知的)、DC链路电容器10、逆变器12以及控制模块14。AC电源2的输出端连接至整流器8的输入端。整流器8的输出端向逆变器12提供DC电力。如以下进一步描述的，逆变器12包括切换模块，该切换模块用于将DC电压转换成具有依赖于栅极控制信号的频率和相位的AC电压。这些栅极控制信号通常由控制模块14提供。以这种方式，可以控制到负载6的每个输入端的频率和相位。逆变器12通常与控制模块14进行双向通信。逆变器12可以监测与负载6的三个连接中的每一个连接中的电流和电压(假设正在驱动三相负载)并且可以将电流和电压数据提供给控制模块14(尽管一点也没有必要使用电流传感器和电压传感器两者)。当生成根据需要操作负载所要求的栅极控制信号时，控制模块14可以利用电流和/或电压数据(当可供使用时)；另一个安排是估计来自绘制的电压的电流和切换模式-也存在其他控制安排。图2示出了逆变器12的示例性实施方式的细节。如图2所示，逆变器12包括第一、第二和第三高侧切换元件(T1、T2和T3)以及第一、第二和第三低侧切换元件(T4、T5和T6)。例如，每个切换元件可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)或MOSFET晶体管。如图2所示，切换元件(T1至T6)中的每一个与相应的续流二极管(D1至D6)相关联。示例性逆变器12是生成以下三个输出的三相逆变器：U、V和W。逆变器12的这三个相位提供输入给上述系统1中的负载6的三相。当然，逆变器12可以被修改成提供不同数量的输出以便驱动不同的负载(诸如，具有多于或少于三个相位的负载)。第一高侧切换元件T1和第一低侧切换元件T4一起连接在正极DC端子与负极DC端子之间。这些切换元件的中点提供U相输出。以类似的方式，第二高侧切换元件T2和第二低侧切换元件T5一起连接在正极DC端子与负极DC端子之间，其中，这些切换元件的中点提供V相输出。此外，第三高侧切换元件T3和第三低侧切换元件T6一起连接在正极DC端子与负极DC端子之间，其中，这些切换元件的中点提供W相输出。逆变器12是一种2级、6晶体管逆变器。如本领域技术人员将明白，本专利技术的原理适用于不同的逆变器，诸如3级逆变器。以示例的方式提供了对逆变器12的描述，以帮助说明本专利技术的原理。图3是根据本专利技术的一个方面的总体上由附图标记20指示的算法的流程图。算法20从步骤22开始，在该步骤期间，如果需要的话可以发生初始化和校准。然后，该算法移动至短路绕组估计步骤(步骤24)。在步骤24处，逆变器12的多个开关在短时间段内闭合，以便生成短路脉冲。在本专利技术的一种形式中，低侧切换元件(示例性逆变器12中的T4、T5和T6)中的每一个被周期性闭合。通常，短路必须足够长以得到稍后可以在算法中使用的可测量电流，但是也需要足够短以便将逆变器保持在不连续操作模式下。图4是总体上由附图标记本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：通过以下操作来估计电机的旋转频率：重复地使该电机的至少一些绕组发生短路以便生成多个短路电流脉冲，识别该短路电流脉冲的峰值，并且使用所识别的峰值来估计所述旋转频率；判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠；并且在确定对该电机的该旋转频率的该估计不可靠的情况下，将磁化脉冲施加于该电机，并且重复估计该电机的该旋转频率以及判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.07 US 62/275,8721.一种方法，包括：通过以下操作来估计电机的旋转频率：重复地使该电机的至少一些绕组发生短路以便生成多个短路电流脉冲，识别该短路电流脉冲的峰值，并且使用所识别的峰值来估计所述旋转频率；判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠；并且在确定对该电机的该旋转频率的该估计不可靠的情况下，将磁化脉冲施加于该电机，并且重复估计该电机的该旋转频率以及判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠的步骤。2.如权利要求1所述的方法，其中，判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠包括：判定指示所测量电流的余弦向量和正弦向量的信号是否正交。3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：通过判定该余弦向量和正弦向量的点积是否低于阈值来判定指示该余弦向量和正弦向量的该信号是否正交。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括：在重复判定对该电机的该旋转频率的该估计是否可靠的该步骤使得确定该电机估计的该旋转频率仍然不可靠的情况下，确定该电机处于静止。5.如任一前述权利要求所述的方法，其中，将磁化脉冲施加于该电机包括：将斜升多相电流注入该电机中。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂纳多·德拉弗洛拉，安东·史密斯，
申请(专利权)人：丹佛斯电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK